Kalp, kan akışını yaşam boyu sürdürebilir, dinlenme halindeyken de stres altındayken de… Biliminsanları, kalp atışını kontrol etmede belirli bir iyon sınıfının rol oynadığını keşfetti.
İnsan kalbi, ortalama bir yaşam süresi boyunca, kesintisiz ve yüksek bir hassasiyetle üç milyar atış üretir. Bu özellik, kalbin sağ ventrikülü (karıncık) içinde yer alan, sinoatriyal düğüm olarak bilinen bölge tarafından sağlanır. Söz konusu bölge, kalbin atmasını sağlayan bir sarkaç olarak da nitelendirilebilir.
Kalbin çalışma biçimini konu alan araştırmalar, sinoatriyal düğümün de özelleşmiş bir grup kalp kası hücresinden oluştuğunu göstermişti. Bu hücreler, kalbin ritmik kasılmalarını düzenleyen elektriksel salınımları oluşturur. Sağlıklı yetişkinlerde kalbin atış frekansı dakikada 60-80 arasında değişmektedir. İzole edilmiş ve uygun koşullar altına alınmış bir kalp, bedenin dışında da sabit bir atım hızında çalışmaya devam eder. Bu işlev, sempatik ve parasempatik sinirler olarak bilinen iki ayrı alt sisteme sahip olan otonom sinir sistemi tarafından gerçekleştirilir.
Peki, kalbin atım hızı nasıl düzenlenir, bu mekanizma nasıl çalışır? Biliminsanları, onlarca yıldır sinoatriyal düğümü oluşturan hücrelerdeki özel iyon kanallarının sürece dâhil olduğunu düşünüyordu. Protein yapılı olan iyon kanalları, biyolojik zarlara (membranlara) gömülüdür ve elektrik yüklü atomların membrandan geçişini düzenlerler. Bu sebeple iyon kanalları, sinirsel uyartıların oluşmasında ve kasların kasılmasında büyük bir role sahiptir. Kalp atışını kontrol ettiği düşünülen iyon kanalları, “HCN kanalları” olarak adlandırılır. Sinoatriyal düğüm üzerinde bu iyon kanallarının HCN1, HCN2 ve HCN4 isimli üç alt tipi bulunur. HCN kanalları hücre zarı boyunca voltajda meydana gelen hiperpolarizasyona yanıt olarak sinoatriyal düğüm hücrelerinde cAMP adı verilen bir sinyal molekülünü etkinleştirir. Konuya geleneksel bakış, cAMP’nin HCN4 kanalına etki etmesiyle kalp hızında artış meydana geldiğini ortaya koymaktadır.
HCN kanallarının rolü için yukarıda anlatılan model uygun gibi görülse de, biyolojik sistemler üzerinden doğrulama yapılmasının zor olduğu ifade edilmektedir. Yeni çalışmada biliminsanları fareleri kullanarak deneyler yaptı. Farelerde HCN4 kanalının işlevini düzenleyen gen, HCN4 ile cAMP arasındaki ilişkiyi kesecek şekilde mutasyona uğratıldı, böylelikle HCN4 iyon kanalı otonom sinir sisteminden gelen sinyallere yanıt veremez hale getirildi. Mutasyonun ardından farelerde kalp hızının çok düşük seyrettiği ve ayrıca kalp atışının düzenini yitirdiği görüldü. Bununla birlikte farelerde, HCN4 iyon kanalı cAMP’yi bağlayamamasına rağmen kalbin kasılma mekanizması düzenlenebiliyordu. Böylelikle bu iyon kanalının kalp atış hızının düzenlenmesindeki önemli rolü için sunulan hipotezin yanlışlanabildiğini belirten araştırmacılar, deneylerinin HCN4’ün sinir sisteminden gelen sinyallerle oluşan aşırı miktardaki reaksiyonu düzenleyerek kalp ritmini sabit tutmayı sağladığını ve esas bu işlevin son derece önemli olduğunu belirtiyorlar. Yeni çalışma odaklandığı temel araştırma alanının ötesinde çok büyük bir öneme sahiptir ve gelecekte kalp hastalıklarının tedavisinde ciddi bir etkiye sahip olacağı düşünülmektedir.
Kaynak: https://medicalxpress.com/news/2020-11-heartbeat.html
